自动喷粉抑爆装置成套技术简介20130720

1自动喷粉抑爆装置成套技术简介中煤科工集团重庆研究院2013.71目录1自动喷粉抑爆装置成套技术应用的意义及相关标准概况........11.1研究应用的意义..............................................................................................11.2相关标准的实施应用概况..............................................................................22自动喷粉抑爆装置成套技术................................32.1概况..................................................................................................................32.2结构原理..........................................................................................................32.3技术特点..........................................................................................................52.4单套配置及主要技术参数..............................................................................62.5安全保障效果.................................................................................................82.6安装应用示例................................................................................................102.7应用概况........................................................................................................113中煤科工集团重庆研究院在隔抑爆技术领域的优势...........12附件1产品资质.........................................161自动喷粉抑爆装置（ZYBG瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置）成套技术简介1自动喷粉抑爆装置成套技术应用的意义及相关标准概况1.1研究应用的意义低浓度瓦斯指在矿井瓦斯抽采中瓦斯浓度＜30%的那部分瓦斯。全国已有的矿井瓦斯抽采量中，约80%以上属于采空区或采动卸压区抽出的瓦斯，而其中又有70%以上的瓦斯抽采量其瓦斯浓度低于30%，属于低浓度瓦斯（瓦斯浓度＜30%）抽采范围，甚至有相当一部分抽采瓦斯浓度低于20%（标准状态的瓦斯爆炸浓度限为5～16%，状态的改变会促使爆炸限的改变），由于这部分瓦斯的浓度在爆炸界限内，输送和利用、排放过程都存在严重的安全隐患。按照“煤矿安全规程”规定：利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放瓦斯浓度不得低于25％。因此，这种低浓度瓦斯不能得到有效利用，也不能实现安全抽采。目前许多矿井抽出的低浓度瓦斯是在井下排入回风流中，还有一部分瓦斯是通过放空管排入大气中。排入井下回风流中的瓦斯不能有效减少井下通风的压力，对煤矿安全始终存在隐患；排入大气中的瓦斯在多雷区附近上空可能出现火源的区域是一个重大危险源；低浓度瓦斯利用时，利用端可能产生的火源会使整个管路中的低浓度瓦斯处于非常危险的状态。因此，低浓度瓦斯的抽采和利用必须具有能够确保瓦斯输送安全性的技术和设备设施，确保低浓度瓦斯抽采和利用系统的安全可靠性，否则将可能造成矿毁人亡的重特大恶性事故。据统计，2004年，45户安全重点监控企业抽采瓦斯利用率平均利用率24.7%。我国矿井瓦斯利用率低的主要原因之一是煤矿所抽采的低浓度瓦斯不能直接输送并利用。所以，“十一五”国家科技支撑计划煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术2研发与装备研制项目“低浓度瓦斯安全输送成套技术开发与装备研制”为了消除低浓度瓦斯抽采的安全隐患，提高煤矿瓦斯抽采系统的安全性，实现低浓度瓦斯的安全抽采和利用，实现充分利用瓦斯资源，改善大气环境，低浓度瓦斯利用为煤矿提供新的经济增长点，同时达到“以用促抽”、加强瓦斯抽采保障矿井安全的目的。开发出了能极大降低低浓度瓦斯输送和利用过程中发生燃烧爆炸可能性、并可靠阻断爆炸或燃烧火焰在管道内的传播、确保整个抽采系统和煤矿井下不受波及的低浓度瓦斯输送成套技术及设备。管道用自动喷粉抑爆装置即为本项目研究开发出的低浓度瓦斯输送保障设备之一。1.2相关标准的实施应用概况“十一五”科技支撑计划煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研发与装备研制项目“低浓度瓦斯安全输送成套技术开发与装备研制”项目为了保证低浓度瓦斯输送成套技术及设备合理、有效及规范性的应用，制定了保障低浓度瓦斯瓦斯输送的系列标准。其中煤科工集团重庆研究院（以下简称重庆院）负责起草制定的标准如下表所示：表1-1低浓度瓦斯输送安全保障系列标准《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》（AQ1076-2009），规定了煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计时的基本规定、安全设施的安装要求等内容。规定煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计时应遵循“阻火泄爆、抑爆阻爆、多级防护、确保安全”的基本原则，煤矿低浓度瓦斯管道输送系统中靠近可能的火源点（发电机组、地面排空管口、自燃和易自燃煤层采空区抽序号标准编号标准名称实施日期1AQ1076-2009煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范2010-07-012AQ1079-2009瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件2010-07-013AQ1072-2009瓦斯管道输送水封阻火泄爆装置技术条件2010-07-014AQ1071-2009煤矿用非金属瓦斯输送管材安全技术条件2010-07-015AQ1073-2009瓦斯管道输送自动阻爆装置技术条件2010-07-013瓦斯管入口等）附近管道上，应安设安全保障设施，确保管道输送安全。瓦斯发电用低浓度瓦斯管道输送安全保障设施应安设阻火泄爆、抑爆、阻爆三种不同原理的阻火防爆装置。抑爆装置宜选择自动喷粉抑爆装置。抽出的低浓度瓦斯不利用时，其地面排空管路应安设阻火泄爆、抑爆两种不同原理的阻火防爆装置。抑爆装置宜采用自动喷粉抑爆装置。易自燃、自燃煤层的井下采空区低浓度瓦斯抽采，应在靠近抽采地点的管道上安设抑爆装置。抑爆装置宜采用自动喷粉抑爆装置。瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置通用技术条件（AQ1079-2009）规定了瓦斯管道输送用自动喷粉抑爆装置一般要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输及贮存。2自动喷粉抑爆装置成套技术2.1概况低浓度瓦斯管道输送用自动喷粉抑爆装置之前的喷粉抑爆技术及装备在我国已有几十年的研究应用历史。我国（主要是重庆院）从“六五”攻关以来，研究成功了ZGB-Y型自动隔爆装置，该装置在煤矿的使用，使采区巷道和掘进巷道防止瓦斯煤尘爆炸的技术水平提高了一步。“八五”研制出了ZYB-S型实时产气式ZHY12型自动抑爆装置可以在100ms内形成有效喷雾屏障。该系统采用实时产气式原理，在常压下贮存固体的气体发生剂，动作时产生高压气体，解决了高压驱动气体长期贮存的大问题，便于运输和长期安装于煤矿井下，能实现安装在掘进机上，随工作面推进而快速移动，保护机掘面人员和设备安全。在这些研究应用的基础上，成功研制了低浓度瓦斯管道输送用自动喷粉抑爆装置，具体型号为ZYBG瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置。2.2结构原理自动喷粉抑爆装置（ZYBG瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置）实图如2-1所示。结构如图2-2所示，主要由紫外火焰传感器、控制器、抑爆器及适配电源组4成。图2-1抑爆装置连接实物图自动喷粉抑爆装置的工作原理如图2-3所示。当管道火源引发燃烧爆炸时，传感器将燃烧与爆炸火焰转变成电信号传送到控制器，控制器发出指令触发抑爆器动作，抑爆器内的气体发生剂瞬间进行化学反应，释放出大量气体，驱动抑爆器内的消焰剂从喷撒机构喷出，快速形成高浓度的消焰剂云雾，与火焰面充分接触，吸收火焰的能量、终止燃烧链，使火焰熄灭，从而终止火焰面在管道中的继续传播。图2-2抑爆装置工作原理框图爆炸¤GHG5矿用本安型火焰传感器ZYBG-12K矿用本安型抑爆装置控制器ZYBG-12Y矿用本安型管道抑爆器9VDCKDY660/12.5矿用隔爆兼本安直流电源12VDC（±5%）触发信号控制命令660VAC/380VAC/220VAC/127VAC5图2-3自动喷粉抑爆装置的工作原理2.3技术特点自动喷粉抑爆装置是低浓度瓦斯管道输送、排空及利用重要的安全保障设备。动作速度快，爆炸初始阶段可在毫秒级的时间内把爆炸消灭；体积小，便于安装，保养维护简单方便；自身的运行与抽放系统运行互不影响，井上井下均可安装使用；供电采用井下低压电源，能长期稳定工作。控制器具有对装置运行故障自动检测、矿井监控系统联网功能及级联功能。紫外火焰探测器能防止矿灯等井下光源的干扰，对水有较强的穿透能力，对矿灯灯光、白炽灯光、日光灯光不敏感，能适用于煤矿井下环境。抑爆器采用产气药剂瞬时产气驱动灭火剂抑制爆炸，解决了高压驱动气体长期储存的问题。研制的产气药剂，产气量大，产气速率快，初始压力大，可快速提高压力驱动灭火剂，形成粉雾快﹑状态好；产气药剂是在常压下贮存固体的气体发生剂，便于运输和长期安装。抑爆剂采用特制ABC灭火剂，有效成分含量高﹑粒度细，抑爆效果好。电源可以能够适应煤矿地面、井下各种电压等级，并自带有备用电源，矿井非正常无电状态时可以持续工作2个小时以上。自动喷粉抑爆装置传感器、控制器、抑爆器及电源安全等级均已达到煤矿用抑爆器传感器三通三通瓦斯管道火焰方向控制器电源接地L6电气设备的最高安全级别，ia级。2.4单套配置及主要技术参数2.4.1单套配置自动喷粉抑爆装置（ZYBG瓦斯管道输送自动喷粉抑爆装置）单套配置如下表所示。表2-1自动喷粉抑爆装置单套配置序号设备名称型号和规格数量备注1矿用本安型火焰传感器GHG52配备各设备之间连接用阻燃屏蔽电缆2矿用本安型抑爆装置控制器ZYBG-12K13矿用本安型管道抑爆器ZYBG-12Y24矿用隔爆兼本安直流电源KDY660/12.515本安电路用接线盒JHH-2-B26干粉灭火剂GYJ-120kg7随机配带产品合格证、使用说明书、安标等资料2.4.2主要技术参数1）KDY660/12.5型矿用隔爆兼本安直流电源a)交流额定输入电压（可选）：127VAC/220VAC/380VAC/660VAC，50Hz、允许偏差±5%；b)允许偏差：-25%～+10%；c)备用电源：电池型号及规格：18V/5Ah镍氢电池组（15节1.2V电池串联组成）；工作时间：≥2h；转换时间：≤1s；d)防爆标志：Exd[iaMa]IMb；e）外形尺寸、重量：外形尺寸：400×210×170(mm)，质量：≤20kg。2)ZYBG-12K矿用本安型抑爆装置控制器a)额定工作电压：12VDC（±5%）；7工作电流：正常状态下≤180mA，触发时≤1.2A；b)响应时间：≤15ms；c)显示功能：有电源指示、抑爆器通断检测、传感器输出信号检测、控制器触发等显示功能；d)控制功能：2路信号输入，2路信号输出，信号输入≤0.5VDC，信号输出为0VDC；信号输入＞4.0